CN114079604A - 通信信号的接收方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

通信信号的接收方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及无线通信技术领域，提供了一种通信信号的接收方法、装置、计算机设备和存储介质。本申请可提升通信信号接收的效率。该方法包括：通过接收发射机发送的通信信号，该通信信号包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，根据第一训练序列组对通信信号进行信号检测，检测出通信信号中的通信数据部分，根据第一训练序列组、第二训练序列组对通信信号进行粗频偏和细频偏补偿，进而进行信道参数估计获得信道参数，根据该信道参数得到通信信号中包含的通信数据，使得接收机在通信信号接收时，根据通信信号内部携带的信息即可进行粗频偏和细频偏的补偿，以及进行信道检测和信道参数估计，得到的信道参数适用于单载波和多载波数据均衡。

Description

通信信号的接收方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种通信信号的接收方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
无线通信信号传输和接收通常是针对特定的通信环境和应用场景设计一套通信信号结构，比如城市环境和郊区环境、高铁通信和飞机通信、民用通信形和军用通信等分别采用不同的通信信号结构。
目前的技术中，不同的通信场景中，使用的通信信号结构差异大，接收流程差异大，信号接收的资源利用效率低。
发明内容
基于此，有必要针对目前技术中存在的通信信号接收的资源利用效率低的技术问题，提供一种通信信号的接收方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种通信信号的接收方法，所述方法包括：
接收发射机发送的通信信号；所述通信信号中包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，所述第一训练序列组位于所述通信数据之前，所述第二训练序列组位于所述通信数据之后；所述第一训练序列组和第二训练序列组分别包含两个以上的训练序列；
根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测，检测出所述通信信号中的通信数据部分；
根据所述第一训练序列组，对所述通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏；根据所述第一训练序列组和所述第二训练序列组，对所述通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏；
根据所述第一训练序列组、所述第二训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得所述通信信号的信道参数；
根据所述信道参数，处理所述通信数据部分的所述通信数据，得到所述通信信号中包含的通信数据。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测，检测出所述通信信号中的通信数据部分，包括：
根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行多路相关峰检测，确定所述通信信号中各部分的位置信息；根据所述位置信息，检测出所述通信信号中的通信数据部分。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一训练序列组、所述第二训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得所述通信信号的信道参数，包括：
根据所述第一训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得第一信道参数；根据所述第二训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得第二信道参数；根据所述第一信道参数和第二信道参数获得所述通信信号的信道参数。
在其中一个实施例中，；所述根据所述第一训练序列组和所述第二训练序列组，对所述通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏，包括：
根据所述第一训练序列组中的训练序列和所述第二训练序列组中位置对应的训练序列，对所述通信信号进行细频偏补偿，获得多组补偿细频偏；对所述多组补偿细频偏进行加权平均，获得所述通信信号的补偿细频偏。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一信道参数和第二信道参数获得所述通信信号的信道参数，包括：
对所述第一信道参数和第二信道参数进行加权平均，获得所述通信信号的信道参数。
在其中一个实施例中，若所述通信数据是单载波数据；所述根据所述信道参数，处理所述通信数据部分的所述通信数据，得到所述通信信号中包含的通信数据，包括：将所述单载波数据转化为频域数据；根据所述信道参数，对所述频域数据进行频域均衡；将频域均衡后的所述单载波数据转换为时域数据，得到所述通信信号中包含的通信数据；
和/或，
若所述通信数据是多载波数据；所述根据所述信道参数，处理所述通信数据部分的所述通信数据，得到所述通信信号中包含的通信数据，包括：将所述多载波数据转化为频域数据；根据所述信道参数，对所述频域数据进行频域均衡，得到所述通信信号中包含的通信数据。
在其中一个实施例中，所述通信信号中还包括自动增益控制序列；所述方法还包括：获取所述自动增益控制序列，根据所述自动增益控制序列进行通信链路检测，以得到所述通信信号对应的基带解调功率；所述基带解调功率用于对所述通信信号中通信数据进行解调；
和/或，
所述通信信号还包括三个循环前缀；所述第一训练序列的循环前缀、第二训练序列的循环前缀与所述通信数据的循环前缀的三者长度相同；所述方法还包括：在根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测之前，根据所述第一训练序列的循环前缀、第二训练序列的循环前缀与所述通信数据的循环前缀，消除所述通信信号的多径干扰。
一种通信信号的接收装置，所述装置包括：
信号接收装置，用于接收发射机发送的通信信号；所述通信信号中包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，所述第一训练序列组位于所述通信数据之前，所述第二训练序列组位于所述通信数据之后；所述第一训练序列组和第二训练序列组分别包含两个以上的训练序列；
数据提取装置，用于根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测，提取所述通信信号中的所述通信数据；
频偏补偿装置，用于根据所述第一训练序列组，对所述通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏；根据所述第一训练序列组和所述第二训练序列组，对所述通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏；
信道估计装置，用于根据所述第一训练序列组、所述第二训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得所述通信信号的信道参数；
数据处理装置，用于根据所述信道参数，处理所述通信数据部分的所述通信数据，得到所述通信信号中包含的通信数据。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上述任一实施例的通信信号的接收方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上述任一实施例的通信信号的接收方法的步骤。
上述通信信号的接收方法、装置、计算机设备和存储介质，通过接收发射机发送的通信信号，该通信信号包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，根据第一训练序列组对通信信号进行信号检测，检测出通信信号中的通信数据部分，根据第一训练序列组对通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏，根据第一训练序列组、第二训练序列组对通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏，根据第一训练序列组、第二训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得信道参数，根据该信道参数处理通信信号中包含的通信数据，使得接收机在通信信号接收时，根据通信信号内部携带的信息即可进行粗频偏和细频偏的补偿，以及进行信道检测和信道参数估计，得到的信道参数适用于单载波和多载波数据均衡，提高了计算资源的复用率，提高了通信信号的接收效率。
附图说明
图1为一个实施例中通信信号的接收方法的应用环境图；
图2为一个实施例中通信信号的接收方法的流程示意图；
图3为一个实施例中通信信号的功能结构示意图；
图4为一个实施例中通信信号的接收方法的流程示意图；
图5为一个实施例中通信信号的接收方法的流程示意图；
图6为一个实施例中通信信号的接收方法的流程示意图；
图7为一个实施例中通信信号的接收方法的流程示意图；
图8为一个实施例中通信信号的接收方法的流程示意图；
图9为一个实施例中通信信号的接收方法的流程示意图；
图10为一个实施例中通信信号的接收装置的结构框图；
图11为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，本发明实施例所涉及的术语“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本申请提供的通信信号的接收方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，发射机102通过无线链路与接收机104进行通信。发射机102根据通信需求向接收机104发出通信信号，接收机104接收通信信号，根据通信信号的训练序列进行信号检测、频偏补偿、信道参数估计，完成对通信信号中的通信数据的接收。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种通信信号的接收方法，以该方法应用于图1的接收机104为例进行说明，包括以下步骤：
步骤S201，接收发射机发送的通信信号。
其中，通信信号中包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，第一训练序列组位于通信数据之前，第二训练序列组位于通信数据之后。第一训练序列组和第二训练序列组分别包含两个以上的训练序列。训练序列可以用于对通信信号进行信号检测、频偏补偿以及信道参数估计。通信信号可以是跳频系统中最小的通信时间单位所传输通信信号，也可以是定频通信系统中最小通信颗粒度内所传输的通信信号。训练序列可以为伪随机序列(PN序列)或Zadoff-chu序列(ZC序列)。
具体实现中，接收机104可以接收发射机102发送的通信信号，根据通信信号中包含的训练序列对该通信信号进行信号检测、粗频偏和细频偏的补偿、信道参数估计和频域均衡，得到该通信信号中包含的通信数据。
步骤S202，根据第一训练序列组对通信信号进行信号检测，检测出通信信号中的通信数据部分。
其中，第一训练序列组包含至少一个以上的训练序列，训练序列可以用来进行通信信号检测、粗频偏和细频偏的补偿、信道参数估计和频域均衡。通信信号在传输的过程中，由于外来干扰、信号衰减等使得接收到的信号产生噪声。信号检测是在收到噪声干扰的通信信号中，判断信号的有无或者信号的状态。信号检测可以使用假设检验理论。通信信号中的通信数据部分可以是通信信号中的有用数据。
具体实现中，接收机104本地存储有与通信信号中的训练序列一致的已知的训练序列。接收机104可以获取第一训练序列组中包含的训练序列，将已知的训练序列与接收到的通信信号进行相关计算，根据对比判决结果，检测出通信信号中的通信数据部分。
步骤S203，根据第一训练序列组，对通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏；根据第一训练序列组和第二训练序列组，对通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏。
其中，无线通信系统中，通信节点间因为时钟不同源，会产生频偏。无线通信系统的频偏会影响系统的接收信噪比，系统需要就具备频偏补偿能力，以纠正频偏。补偿粗频偏可以是根据训练序列进行粗频偏的计算和补偿后，获得的粗频偏纠正值，补偿细频偏可以是根据对应的训练序列进行细频偏的计算和补偿后，获得的细频偏纠正值。频偏的补偿能够提高后续信道参数估计的性能，提高接收通信数据的信噪比。频偏的计算可以采用多种算法，例如时域卷积算法、最大似然估计算法等。
具体实现中，接收器104可以接收通信信号的第一训练序列组中的训练序列，使用本地已知的训练序列进行相关运算，获得该通信信号的补偿粗频偏。
接收器104可以根据接收的通信信号的第一训练序列组中的训练序列和位于通信数据之后的第二训练序列组中的训练序列，使用本地已知的训练序列进行相关运算，获得该通信信号的补偿细频偏。
步骤S204，根据第一训练序列组、第二训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得通信信号的信道参数。
其中，无线通信传输中，多径时延会引起频率选择性的衰落，需要通过信道均衡来克服，而进行频域均衡需要先进行信道参数估计，通过信道参数估计，接收机104可以得到信道的冲激响应，从而为后续的通信数据提供信道参数。信道参数可以包括时延扩展、相干时间、到达角分布、多普勒频谱等。
具体实现中，接收机104可以根据第一训练序列组中的训练序列、第二训练序列组中的训练序列，分别结合通信信号的补偿粗频偏和补偿细频偏进行多次信道参数估计，获得多个信道参数估计值，根据多个信道参数估计值获得通信数据均衡所需的信道参数。
步骤S205，根据信道参数，处理通信数据部分的通信数据，得到通信信号中包含的通信数据。
其中，对通信数据的处理可以进行均衡处理，提取通信信号中包含的通信数据，也可以包括均衡后的解调和译码的过程，最终提取通信信号中包含解调后的通信数据。信数据部分的通信数据可以是单载波数据，也可以是多载波数据。
具体实现中，接收机104可以根据获得的信道参数，对检测出的通信数据部分的通信数据进行均衡处理，得到该通信信号中包含的通信数据。接收机104也可以进一步将获得的均衡后的数据进行解调和译码，提取出通信信号中包含的最终的通信数据。接收机104可以根据通信数据部分的数据波形结构的不同，对均衡处理后的通信数据进行处理后，再进行解调和译码。
上述通信信号的接收方法中，通过接收发射机发送的通信信号，该通信信号包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，根据第一训练序列组对通信信号进行信号检测，检测出通信信号中的通信数据部分，根据第一训练序列组对通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏，根据第二训练序列组对通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏，根据第一训练序列组、第二训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得信道参数，根据该信道参数处理通信信号中包含的通信数据，使得接收机在通信信号接收时，根据通信信号内部携带的信息即可进行粗频偏和细频偏的补偿，以及进行信道检测和信道参数估计，得到的信道参数适用于单载波和多载波数据均衡，提高了计算资源的复用率，提高了通信信号的接收效率。
在一个实施例中，步骤S202中确定根据第一训练序列组对通信信号进行信号检测，检测出通信信号中的通信数据部分，包括：
根据第一训练序列组对通信信号进行多路相关峰检测，确定通信信号中各部分的位置信息；根据位置信息，检测出通信信号中的通信数据部分。
本实施例中，信号检测可以是信号到达检测。接收机104通过接收的通信信号的第一训练序列组进行信号检测，以确定通信信号内部的各个不同功能的数据的位置，其中，不同功能的数据可以包括训练序列，以及通信数据部分。接收机104的接收匹配滤波器和发送机的102的发送成型滤波器成对使用，接收机104通过接收匹配滤波器对接收到的通信信号匹配滤波。接收机104对匹配滤波后的通信信号进行多路相关峰检测，对检测结果对比判决后输出单路通信信号的不同功能的数据的位置信息，根据该位置信息定位通信信号内的通信数据部分。
在一些实施例中，接收机104对通信信号进行信号检测的过程如图3所示，其中，训练序列为PN序列。在一些实施例中，训练序列也可以为ZC序列。
在一些实施例中，接收机104还可以根据接收到的第一训练序列组，对接收到的通信信号进行最佳样点搜索，获得单路最佳样点，提高接收信号信噪比。
上述实施例的方案，通过通信信号的第一训练序列组进行信号检测，根据通信信号的位置信息，检测出通信信号的通信数据部分，提高了通信信号接收的效率。
在一个实施例中，步骤S204中确定根据第一训练序列组、第二训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得通信信号的信道参数，包括：
根据第一训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得第一信道参数；根据第二训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得第二信道参数；根据第一信道参数和第二信道参数获得通信信号的信道参数。
本实施例中，接收机104可以在通信信号内部，根据第一训练序列组和第二训练序列组，分别进行信道参数的估计后，根据各个信道参数，获得通信信号的信道参数。例如，接收机104可以根据第一训练序列组中包含的一个以上训练序列，结合补偿粗频偏和补偿细频偏，分别进行信道参数估计，获得与组内各个训练序列分别对应的信道参数估计值，对各个信道参数估计值进行处理后，获得第一训练序列组对应的第一信道参数。第二信道参数也可按照同样的方式计算。接收机104根据获得的第一信道参数和第二信道参数，获得通信信号的信道参数。在一些实施例中，接收机104可以对各个训练序列得出的信道参数设定权重，加权平均计算出通信信号的第一信道参数和第二信道参数，进而根据第一信道参数和第二信道参数加权平均得到通信信号的信道参数。根据各个训练序列的信道参数估计值、第一信道参数和第二信道参数获得该通信信号的信道参数，计算方式不限于上述描述，在此不再一一举例，可以根据实际情况选取。通过通信信号内部的多个训练序列分别进行信道参数估计后，根据多个信道参数估计值确定该通信信号的信道参数，提高了确定信道参数的准确性。
在一些实施例中，发射机102可以发送约定的时域训练序列，接收机104利用本地已知的训练序列和接收到的发射机发送的通信信号进行时域相关计算，得到N个相关峰能量，选取M条主径做快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)扩展，在频域上得出N个信道参数估计值。其中，主径可以是相关峰能量较大的几条主径和次主径。根据训练序列获取信道参数估计值的步骤，包括：
令YRS为接收机104接收到约定的时域训练序列，XRS为发射机102发送的已知训练序列，H为信道响应，HRS为信道对训练序列的信道响应，W为信道干扰和噪声，则有：
YRS＝HRSXRS+W
将YRS与XRS共轭相乘，并根据已知训练序列模值为1的特性，可以获得接收机104的参考位置的信道参数
Figure BDA0002626225610000101
Figure BDA0002626225610000102
首先将
Figure BDA0002626225610000103
做快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)变化得到信道估计的时域冲击响应h，由于噪声的影响，有很多虚径，因此需要对时域信道估计值进行处理，具体方法为：
Figure BDA0002626225610000104
其中，Npilot为训练序列个数，th为判决门限值。
然后根据
Figure BDA0002626225610000105
得到所有子载波的信道估计值，具体方法为，将
Figure BDA0002626225610000106
补零至数据Data符号长度个数N，然后做FFT变化，即得到所有子载波的频域信道参数
Figure BDA0002626225610000107
在一些实施例中，通信数据可以是单载波数据，也可以是多载波数据，根据波形进行对应次数的FFT变化，获得对应的频域信道参数。
上述实施例的方案，通过第一训练序列组、补偿粗频偏、补偿细频偏获得第一信道参数，通过第二训练序列组、补偿粗频偏、补偿细频偏获得第二信道参数，进而通过第一信道参数和第二信道参数，获得通信信号的信道参数，提升了确定通信信号的信道参数的准确性。
在一个实施例中，步骤S203中根据第一训练序列组和第二训练序列组，对通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏，包括：
根据第一训练序列组中的训练序列和第二训练序列组中位置对应的训练序列，对通信信号进行细频偏补偿，获得多组补偿细频偏；对多组补偿细频偏进行加权平均，获得通信信号的补偿细频偏。
本实施例中，第一训练序列组和第二训练序列组可以分别包含多个训练序列。本实施例以分别包含两个训练序列为例进行说明。第一训练序列组依次包含第一训练序列和第二训练序列，第二训练序列组包含第三训练序列和第四训练序列。第二训练序列位于通信数据部分之前，第三训练序列位于通信数据部分之后。第一训练序列和第三训练序列位置相对应，第二训练系列与第四训练系列位置相对应。接收机104可以根据第一训练序列和第三训练序列进行细频偏的补偿，根据第二训练序列和第四训练序列进行细频偏的补偿，获得两组补偿细频偏，将两组补偿细频偏根据预设的权值进行加权平均，获得通信信号的补偿细频偏。采用上述计算方式，Δt的时间增大，提高了细频偏的计算精确度。
在一些实施例中，接收机104可以根据第一训练序列和第二训练序列进行粗频偏补偿，获得通信信号的补偿粗频偏。接收机104也可以根据第一训练序列和第二训练序列进行粗频偏补偿，并进一步利用第三训练序列和第四训练序列进行粗频偏补偿，将两组粗频偏补偿按照预设的权值进行加权平均后，获得通信信号的补偿粗频偏。
在一些实施例中，频偏的计算原理为：△φ＝2*π*△f*△t，定义为在某个频点f上，经过Δt时间，此频点调制的复数IQ所经历的相位旋转改变(△φ)，π为圆周率，Δf为频偏。根据上面的公式可得频偏Δf＝△φ/(2×π×Δt)(单位：Hz)。可以看到频偏计算精度与Δt和△φ有关，Δt越大精度越高，该公式可用于计算细频偏和粗频偏。△φ的精度与训练序列的长度N有关，N越大，则精度越高。频偏计算可以采用时域卷积法，进行循环相关计算，如图6所示，在某个Δt的时间间距上，发射机102发送两段重复时域训练序列，接收机104使用本地已知的训练序列进行相关运算得到两个最高相关能量点，这两个最高相关能量点对应的相关复值为x+y*j和x′+y′*j，可以求得△φ＝angle(x′+y′*j)-angle(x+y*j)，从而可以根据上述公式求得Δf。
上述实施例的方案，通过第一训练序列组和第二训练序列组位置相对的训练序列进行细频偏补偿，提高了获得细频偏的准确度。
在一个实施例中，根据第一信道参数和第二信道参数获得所述通信信号的信道参数，包括：
对第一信道参数和第二信道参数进行加权平均，获得通信信号的信道参数。
在本实施例中，接收机104可以根据获得的第一信道参数和第二信道参数，根据预设的权值，进行加权平均，获得通信信号的信道参数。
上述实施例的方案，通过第一信道参数和第二信道参数的加权平均，获得通信信号的信道参数，使得在单个通信信号的内部，以多个训练序列分别获得的信道参数来确定通信信号的信道参数，提高了获得信道参数的准确性。
在一个实施例中，通信数据是单载波数据，步骤205中根据信道参数，处理通信数据部分的通信数据，得到通信信号中包含的通信数据，包括：
将单载波数据转化为频域数据；根据信道参数，对频域数据进行频域均衡；将频域均衡后的单载波数据转换为时域数据，得到通信信号中包含的通信数据。
在本实施例中，接收机104接收的通信数据可以是单载波数据。接收机104可以对单载波数据转换为频域数据，再根据获得的信道参数对该频域数据做均衡，并将均衡后的数据转化为时域数据。在一些实施例中，单载波数据转换为频域数据可以通过做快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)，而将均衡后的数据转化为时域数据，可以通过快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform，IFFT)实现。接收机104获得频域均衡后的通信信号中包含的通信数据。
在一些实施例中，接收机104可以对单载波数据进行频域均衡，可以根据信道参数估计值
Figure BDA0002626225610000121
采用最小均方误差(Minimum Mean Squared Error，MMSE)方法对通信数据进行均衡，δ2为噪声修正因子，
Figure BDA0002626225610000122
是指信道估计矩阵的共轭转置，接收到的数据为Y，得到的单载波均衡数据
Figure BDA0002626225610000123
如下：
Figure BDA0002626225610000124
上述实施例的方案，接收机104可以接收单载波数据，并对单载波数据进行频域均衡，获得通信信号中的通信数据，提高了通信信号接收的效率。
在一个实施例中，通信数据是多载波数据，步骤205中根据信道参数，处理通信数据部分的通信数据，得到通信信号中包含的通信数据，包括：
将多载波数据转化为频域数据；根据信道参数，对频域数据进行频域均衡，得到通信信号中包含的通信数据。
本实施例中，接收机104接收的通信数据可以是多载波数据。接收机104可以对多载波数据转换为频域数据，再根据获得的信道参数对该频域数据做均衡，获得频域均衡后的通信信号中包含的通信数据。在一些实施例中，多载波数据转换为频域数据可以通过做快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)。
在一些实施例中，接收机104可以多载波数据进行频域均衡，根据信道估计值
Figure BDA0002626225610000131
采用最小二乘算法(Least Squares，LS)对数据进行均衡。接收到的数据为Y，
Figure BDA0002626225610000132
是指信道估计矩阵的共轭转置，得到的多载波均衡数据
Figure BDA0002626225610000133
如下。
Figure BDA0002626225610000134
上述实施例的方案，接收机104可以接收多载波数据，并对多载波数据进行频域均衡，获得通信信号中的通信数据，提高了通信信号接收的效率。
在一个实施例中，通信信号的接收方法中，单载波或多载波的频域均衡的流程如图7所示。
在一些实施例中，接收机104可以进一步将均衡后的数据转化为待译码的软信息，进行发射调制的逆过程。解调可以是二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)、正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)、正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，16QAM)等调制的逆过程。
在一些实施例中，接收机104可以对解调后的信息进行译码，通过冗余编码和迭代译码，提高无线通信的数据传输的可靠性。解码的种类有很多种，比如卷积码、极化码(Polar code)、低密度校验码(LDPC码)和Turbo码等，可以依据系统而选择。译码输出最终得到的通信信号的通信数据。
在一个实施例中，通信信号中包括自动增益控制序列，上述方法还包括：获取自动增益控制序列，根据自动增益控制序列进行通信链路检测，以得到通信信号对应的基带解调功率，基带解调功率用于对通信信号中通信数据进行解调。
本实施例中，自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)可以用于解决无线通信中由于距离远近、发送和接收功率大小等因素，在满足接收机的一定动态范围条件下，保证接收机射频信号不饱和数字能量不溢出。在发射机102发送的通信信号前面发送一段自动增益控制训练序列，接收机104利用此训练序列进行链路功率饱和和溢出检测，控制链路增益缩放，控制接收的通信信号基带处于最佳解调译码功率。
在一些实施例中，AGC训练序列的时间长度占1跳的时间设定为小于一跳时间的5％，其中，跳可以是跳频系统中最小的通信时间单位，比如1000跳跳频系统，即1毫秒时间单位周期改变一次通信频率，5000跳跳频通信系统，即0.2毫秒时间单位周期性改变一次通信频率。跳定义也适合定频通信系统，表征最小通信时间颗粒度。上述各通信信号的接收方法的实施例中，接收机所接收的通信信号即为单跳数据。而AGC解锁时间、AGC调整时间和AGC锁定时间三者之和小于或等于AGC训练序列时间长度。AGC训练序列的能量特性表征后续通信信号的功率分布特性，AGC训练序列的平均能量接近或者稍大于后面通信信号的平均能量，AGC训练序列样点的峰值能量接近或稍大于通信信号样点的峰值能量，与确保AGC训练序列能够进行有效的链路功率饱和和溢出检测。
上述实施例的方案，通信信号中包含自动增益控制，对通信链路进行检测，提高了通信信号接收的效率。
在一个实施例中，通信信号还包括通信信号还包括三个循环前缀；第一训练序列的循环前缀、第二训练序列的循环前缀与通信数据的循环前缀的三者长度相同，上述方法还包括：在根据第一训练序列组对通信信号进行信号检测之前，根据第一训练序列的循环前缀、第二训练序列的循环前缀与通信数据的循环前缀，消除通信信号的多径干扰。
本实施例中，循环前缀(Cyclic Prefix,CP)是一个数据符号后面的一段数据复制到该符号的前面形成的循环结构，可以对抗多径时延扩展。根据通信信号波形，在第一训练序列组、第二训练序列组和通信数据之前，均设置了循环前缀，其中，第一训练序列组的循环前缀、第二训练序列组的循环前缀与通信数据的循环前缀的三者长度相同，使得训练序列经历的信道衰落真是反应通信数据所经历的信道衰落。第一训练序列组和第二训练序列组的循环前缀的长度小于或等于训练序列的长度。通过这样的结构设置，提高了通信信号获取的效率和准确性。
在一个实施例中，上述各实施例的通信信号的接收方法中，通信信号的各个功能模块的结构如图4所示。其中，AGC是自动增益控制序列；CP_P是训练序列组的循环前缀；训练序列可以为PN序列或ZC序列(Zadoff-Chu序列)；Data是通信信号的中的通信数据。
在一个实施例中，一种通信信号的接收方法中，如图5所示，包括以下步骤：
1)、获取AGC自动增益控制，根据自动增益控制序列进行通信链路检测，以控制通信信号基带的解调功率；
2)、根据第一训练序列组进行信号检测，确定通信信号内部各个不同功能数据位置；进行最佳样点搜索，匹配滤波以及多路相关峰搜索，保证最佳接收信噪比；
3)、根据第一训练序列组，对通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏。根据第一训练序列组和第二训练序列组进行细频偏的补偿，获得补偿细频偏；
4)、根据第一训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得第一信道参数；根据第二训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得第二信道参数；根据第一信道参数和第二信道参数获得通信信号的信道参数。给需的通信数据均衡提供信道参数；
5)、根据信道参数，处理通信数据部分的通信数据，得到通信信号中包含均衡后的通信数据。若通信数据是单载波数据，将单载波数据转化为频域数据，根据信道参数，对频域数据进行频域均衡；若通信数据是多载波数据，将多载波数据转化为频域数据；根据信道参数，对频域数据进行频域均衡；
6)、根据频域均衡后的通信数据，进行解调，获取译码所需要的软信息；
7)、解调后的信息进行译码，获得通信信号的通信数据。
为了更详细的呈现上述通信信号的接收方法，将通信信号的接收在实施例下进行详细阐述，如图8和图9所示。其中，图8、图9中关于各部分字段长度均为举例，可以根据实际情况设定为其他长度，不作为对通信信号的结构的限定。
在一个实施例中，如图8所示，当所接收的通信信号为低速数据时，通信信号接收的相关过程如下：
1)、通信数据采用单载波体制，跳时长为1000ms，基带符号率为fs＝1MHz，
一跳有1000个符号，有效数据速率为256Kbps；
2)、AGC训练符号有20个，训练时间长20微秒；
3)、CP保护时间长16微秒，保护距离大约为5km(3.3微秒/1km)，CP_P＝CP_D＝16个符号时长，其中，CP_P是第一训练序列组和第二训练序列组的循环前缀，CP_D是Data的循环前缀；
4)、单个训练序列长度为64符号，N＝64，采用ZC序列(Zadoff-Chu序列)，则ZC(m+1)＝exp(-jπ×R×m×(m+1)/N)，R为根值(可选25)，m＝0、1、2…N-1；确定已知的N个ZC序列，代表N个正交子载波，每个子载波在频域定义为一个x+y*j复值，该复值的幅度为1，相位随机分布；
5)、频偏估计范围：△f＝△φ/(2*π*△t)，单位Hz，符号率fs＝1MH，符号周期1微秒；
粗频偏估计步骤为：Δt＝64/fs＝0.000064秒，根据公式粗频偏估计范围：Δf＝[π/(2×π×Δt)]＝7.8125kHz，即[-7.8125kHz，+7.8125kHz]范围；
细频偏估计步骤为：Δt＝788/fs＝0.000788秒，根据公式细频偏估计范围：Δf＝[π/(2×π×Δt)]＝0.6345kHz，即[-0.6345kHz，+0.6345kHz]范围；
6)、信道参数估计采用N＝64估计，频域扩展到512点，用于通信数据均衡。
在一个实施例中，如图9所示，当所接受的通信信号为高速数据时，通信信号接收的相关过程如下：
1)、通信数据采用多载波体制，跳时长为1000微秒，基带符号率为fs＝12.8MHz，一跳有12800个符号，有效数据速率为16Mbps；
2)、AGC训练符号有1024个，训练时间长80微秒；
3)、CP保护时间长20微秒，保护距离大约为6km(3.3微秒/1km)，CP_P＝CP_D＝256个符号时长；其中，CP_P是第一训练序列组和第二训练序列组的循环前缀，CP_D是Data的循环前缀；
4)、单个训练序列长度为512个符号，N＝512，采用ZC序列，则ZC(m+1)＝exp(-j*π*R*m*(m+1)/N)，R为根值(可选25)，m＝0、1、2…N-1；确定已知的N个ZC序列，代表N个正交子载波，每个子载波在频域定义为一个x+y*j复值，该复值的幅度为1，相位随机分布；
5)、频偏估计范围：Δf＝△φ/(2×π×Δt)，单位Hz，符号率fs＝12.8MH；
粗频偏估计步骤为：Δt＝512/fs＝0.000040秒，根据公式粗频偏估计范围：Δf＝[π/(2×π×Δt)]＝12.5kHz，即[-12.5kHz，+12.5kHz]范围；
细频偏估计步骤为：Δt＝10240/fs＝0.0008秒，根据公式细频偏估计范围：Δf＝[π/(2×π×Δt)]＝0.625kHz，即[-0.625kHz，+0.625kHz]范围；
6)、信道参数估计采用N＝512估计，频域扩展到2048点，用于通信数据均衡。
应该理解的是，虽然图2-9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-9中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种通信信号的接收装置，该装置1000包括：
信号接收装置1001，用于接收发射机发送的通信信号；通信信号中包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，第一训练序列组位于通信数据之前，第二训练序列组位于通信数据之后；第一训练序列组和第二训练序列组分别包含两个以上的训练序列；
数据提取装置1002，用于根据第一训练序列组对通信信号进行信号检测，提取通信信号中的通信数据；
频偏补偿装置1003，用于根据第一训练序列组，对通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏；根据第一训练序列组和第二训练序列组，对通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏；
信道估计装置1004，用于根据第一训练序列组、第二训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得通信信号的信道参数；
数据处理装置1005，用于根据信道参数，处理通信数据部分的通信数据，得到通信信号中包含的通信数据。
在一个实施例中，数据提取装置1002，进一步用于根据第一训练序列组对通信信号进行多路相关峰检测，确定通信信号中各部分的位置信息；根据位置信息，检测出通信信号中的通信数据部分。
在一个实施例中，信道估计装置1004，包括：第一信道参数模块，用于根据第一训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得第一信道参数；第二信道参数模块，用于根据第二训练序列组、补偿粗频偏和补偿细频偏进行信道参数估计，获得第二信道参数；综合信道模块，用于根据第一信道参数和第二信道参数获得通信信号的信道参数。
在一个实施例中，频偏补偿装置1003，进一步用于：根据第一训练序列组中的训练序列和第二训练序列组中位置对应的训练序列，对通信信号进行细频偏补偿，获得多组补偿细频偏；对多组补偿细频偏进行加权平均，获得通信信号的补偿细频偏。
在一个实施例中，综合信道模块还用于对第一信道参数和第二信道参数进行加权平均，获得通信信号的信道参数。
在一个实施例中，通信数据是单载波数据，数据处理装置1005进一步用于将单载波数据转化为频域数据；根据信道参数，对频域数据进行频域均衡；将频域均衡后的单载波数据转换为时域数据，得到通信信号中包含的通信数据。
在一个实施例中，通信数据是多载波数据，数据处理装置1005进一步用于将多载波数据转化为频域数据；根据信道参数，对频域数据进行频域均衡，得到通信信号中包含的通信数据。
在一个实施例中，通信信号中还包括自动增益控制序列，上述装置1000还包括：获取自动增益控制序列，根据自动增益控制序列进行通信链路检测，以得到通信信号对应的基带解调功率；所述基带解调功率用于对所述通信信号中通信数据进行解调。
在一个实施例中，通信信号还包括三个循环前缀；第一训练序列组的循环前缀、第二训练序列组的循环前缀与通信数据的循环前缀的三者长度相同；上述装置1000还包括：在根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测之前，根据第一训练序列组的循环前缀、第二训练序列组的循环前缀与通信数据的循环前缀，消除通信信号的多径干扰。
关于通信信号的接收装置的具体限定可以参见上文中对于通信信号的接收方法的限定，在此不再赘述。上述通信信号的接收装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
本申请提供的通信信号的接收分析方法，可以应用于计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图11所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储获取到的通信信号。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种通信信号的接收方法。
本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种通信信号的接收方法，其特征在于，所述方法包括：
接收发射机发送的通信信号；所述通信信号中包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，所述第一训练序列组位于所述通信数据之前，所述第二训练序列组位于所述通信数据之后；所述第一训练序列组和第二训练序列组分别包含两个以上的训练序列；
根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测，检测出所述通信信号中的通信数据部分；
根据所述第一训练序列组，对所述通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏；根据所述第一训练序列组和所述第二训练序列组，对所述通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏；
根据所述第一训练序列组、所述第二训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得所述通信信号的信道参数；
根据所述信道参数，处理所述通信数据部分的所述通信数据，得到所述通信信号中包含的通信数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测，检测出所述通信信号中的通信数据部分，包括：
根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行多路相关峰检测，确定所述通信信号中各部分的位置信息；
根据所述位置信息，检测出所述通信信号中的通信数据部分。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一训练序列组、所述第二训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得所述通信信号的信道参数，包括：
根据所述第一训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得第一信道参数；
根据所述第二训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得第二信道参数；
根据所述第一信道参数和第二信道参数获得所述通信信号的信道参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一训练序列组和所述第二训练序列组，对所述通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏，包括：
根据所述第一训练序列组中的训练序列和所述第二训练序列组中位置对应的训练序列，对所述通信信号进行细频偏补偿，获得多组补偿细频偏；
对所述多组补偿细频偏进行加权平均，获得所述通信信号的补偿细频偏。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一信道参数和第二信道参数获得所述通信信号的信道参数，包括：
对所述第一信道参数和第二信道参数进行加权平均，获得所述通信信号的信道参数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述通信数据是单载波数据；所述根据所述信道参数，处理所述通信数据部分的所述通信数据，得到所述通信信号中包含的通信数据，包括：
将所述单载波数据转化为频域数据；根据所述信道参数，对所述频域数据进行频域均衡；将频域均衡后的所述单载波数据转换为时域数据，得到所述通信信号中包含的通信数据；
和/或，
若所述通信数据是多载波数据；所述根据所述信道参数，处理所述通信数据部分的所述通信数据，得到所述通信信号中包含的通信数据，包括：
将所述多载波数据转化为频域数据；根据所述信道参数，对所述频域数据进行频域均衡，得到所述通信信号中包含的通信数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述通信信号中还包括自动增益控制序列；所述方法还包括：
获取所述自动增益控制序列，根据所述自动增益控制序列进行通信链路检测，以得到所述通信信号对应的基带解调功率；所述基带解调功率用于对所述通信信号中通信数据进行解调；
和/或，
所述通信信号还包括三个循环前缀；所述第一训练序列组的循环前缀、第二训练序列组的循环前缀与所述通信数据的循环前缀的三者长度相同；所述方法还包括：
在根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测之前，根据所述第一训练序列组的循环前缀、第二训练序列组的循环前缀与所述通信数据的循环前缀，消除所述通信信号的多径干扰。
8.一种通信信号的接收装置，其特征在于，所述装置包括：
信号接收装置，用于接收发射机发送的通信信号；所述通信信号中包括第一训练序列组、通信数据以及第二训练序列组，所述第一训练序列组位于所述通信数据之前，所述第二训练序列组位于所述通信数据之后；所述第一训练序列组和第二训练序列组分别包含两个以上的训练序列；
数据提取装置，用于根据所述第一训练序列组对所述通信信号进行信号检测，提取所述通信信号中的所述通信数据；
频偏补偿装置，用于根据所述第一训练序列组，对所述通信信号进行粗频偏补偿，获得补偿粗频偏；根据所述第一训练序列组和所述第二训练序列组，对所述通信信号进行细频偏补偿，获得补偿细频偏；
信道估计装置，用于根据所述第一训练序列组、所述第二训练序列组、所述补偿粗频偏和所述补偿细频偏进行信道参数估计，获得所述通信信号的信道参数；
数据处理装置，用于根据所述信道参数，处理所述通信数据部分的所述通信数据，得到所述通信信号中包含的通信数据。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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